4. Cấu trúc của luận văn
3.3.3 Khối hàm tạo xung FB43 “PULSEGEN”:
Giới thiệu chung về FB43”PULSEGEN”:
FB43 "PULSEGEN" đƣợc d ng để thiết kế một bộ điều khiển PID với tín hiệu đầu ra dạng xung. Một mình nó không phải là bộ điều khiển PID. FB43 "PULSEGEN" không có giao diện để thiết lập tham số nên phải dùng các công cụ của STEP 7.
Bộ điều khiển PID hai hoặc ba vị trí với bộ tạo xung theo nguyên tắc điều biên có thể đƣợc thiết kế bằng FB43 "PULSEGEN". Khối hàm FB43 "PULSEGEN" thƣờng đƣợc sử dụng cùng với bộ điều khiển liên tục “CONT_C”
Khối hàm “PULSEGEN” chuyển đổi tín hiệu đầu vào INV (đầu ra LMN của module mềm PID) bằng cách điều biên tín hiệu xung liên tục thành một dãy xung có chu kỳ cố định và độ rộng tƣơng ứng với độ lớn của tín hiệu đầu vào.
54
Hình 3.4 Cấu trúc FB43
Chu kỳ của một xung tỷ lệ với giá trị biến đấu vào. Chu kỳ PER_TM chính là chu kỳ của CONT_C chứ không phải là thời gian xử lý của FB "PULSEGEN". Chu kỳ PER_TM đƣợc xác định sau vài chu kỳ xử lý của FB "PULSEGEN" Số lần kích hoạt FB "PULSEGEN" trong một chu kỳ PER_TM chính là thƣớc đo độ chính xác của quá trình điều biên.
Hình 3.5: Quá trình điều biên của FB43 "PULSEGEN"
Một biến đầu vào là 30% và 10 lần kích hoạt FB "PULSEGEN" trên một PER_TM nghĩa là :
- Giá trị xuất QPOS bằng 1 trong ba lần kích hoạt đầu tiên của FB "PULSEGEN" (30% trong 10 lần kích hoạt).
55
- Giá trị xuất QPOS bằng 0 trong 7 lần hích hoạt sau của FB "PULSEGEN" (70% trong 10 lần kích hoạt ).
Hình 3.6: Sơ đồ cấu trúc nguyên lý của PULSEGEN
Với “tỷ lệ mẫu” là 1:10 ( tỷ lệ giữa số lần kích hoạt CONT_C và số lần kích hoạt PULSEGEN thì độ chính xác của giá trị đƣợc thiết lập bằng tay trong ví dụ này là 10%, nói cách khác, tập các giá trị đầu vào INV chỉ có thể đƣợc giả lập bằng một bộ tạo xung với giá trị đầu ra QPOS trong các bƣớc là 10%.
Độ chính xác tăng khi số lần kích hoạt FB "PULSEGEN" trong một lần kích hoạt CONT_C tăng. Khi PULSEGEN đƣợc kích hoạt, ví dụ nhiều hơn 100 lần so với CONT_C, thì 1% dãy giá trị đƣợc thiết lập bằng tay.
Chú ý: Tần số kích hoạt phải đƣợc lập trình bởi ngƣời dùng.
Chế độ tự động đồng bộ hóa:
Ở chế này, xung đầu ra có thể đƣợc đồng bộ hóa với khối thay đổi giá trị biến đầu vào INV (ví dụ nhƣ CONT_C . Khi đó, một thay đổi của biến đầu vào sẽ làm thay đổi xung đầu ra. Bộ tạo xung lƣợng giá độ lớn của INV ở các khoảng thời gian PER_TM tƣơng ứng và chuyển đổi nó thành tín hiệu xung có độ rộng tƣơng ứng. Nếu INV thay đổi mà khối kích hoạt không phải là khối đầu tiên hay hai khối cuối cùng của chu ký thì quá trình đồng bộ đƣợc thực hiện. Nếu muốn tắt chế độ đồng bộ thì đặt giá trị logic 0 cho tham trị SYN_ON
Đặt giá trị:
Phần mềm cho phép chọn các thuật điều khiển PID hai hoặc ba vị trí hay bipolar
or monopolar two-step tùy vào các tham số đƣợc thiết lập cho bộ tạo xung. Bảng dƣới
đây liệt kê các chế độ:
Switch Mode
MAN_ON STEP3_ON ST2BI_ON
Three-step control FALSE TRUE Any
Two-step control with bipolar control
56
range (-100 % to +100 %)
Two-step control with monopolar control
range (0 % ... 100 %)
FALSE FALSE FALSE
Manual mode TRUE Any Any
Hình 3.7. Đồng bộ hóa ở đầu chu kỳ
Ở chế độ ba vị trí, tín hiệu hành động có thể nhận 3 trạng thái : heat, off, cool. Tín hiệu này do tín hiệu số đầu ra là QPOS_P hay QNEG_P quyết định. Bảng 2 là một ví dụ của điều khiển nhiệt độ.
Actuator Output signal
Heat On Off
QPOS_P TRUE FALSE FALSE
QNEG_P FALSE FALSE TRUE
Để tín đƣợc độ rộng của xung FB43 "PULSEGEN" dựa vào độ lớn của tín hiệu đầu vào. Đặc điểm của đồ thị biểu diễn độ rộng xung phụ thuộc vào tham biến P_B_TM (minimum pulse hay minimum break time) và hệ số tỷ lệ
Thƣờng thì hệ số tỷ lệ là 1. Giá trị tuyệt đối của INV nhỏ thì tạo ra một xung có độ rộng nhỏ hơn P_B_TM, và giá trị tuyệt đối của INV lớn hơn thì tạo xung có độ rộng lớn hơn theo công thức sau:
ulse duration = INV 100*PER_TM
57
Hình 3.8. Đồ thị dạng đối xứng của bộ điều khiển ba vị trí (hệ số tỷ lệ 1)
Hệ số tỷ lệ RATIOFAC sẽ làm thay đổi độ rộng xung âm và cả xung dƣơng. Ví dụ nhƣ trong xử lý nhiệt độ, RATIOFAC cho phép điều khiển thới gian nóng và thời gian lạnh của thiết bị là khác nhau. Hệ số này cũng ảnh hƣởng đến P_B_TM. Nếu hệ số tỷ lệ < 1 thì nghĩa là giá trị ngƣỡng của các xung âm sẽ đƣợc nhân với hệ số tỷ lệ.
Ratio factor <1 :
Duration of the positive pulse = (INV/100)*PER_TM
Duration of the negative pulse = (INV/100)*PER_TM*RATIOFAC Ratio factor >1:
Duration of the negative pulse = (INV/100)*PER_TM
Duration of the positive pulse = (INV/100)*(PER_TM/RATIOFAC)
Ở chế độ hai vị trí, chỉ có tín hiệu xung dƣơng QPOS_P của PULSEGEN mới điều khiển tắt hay mở. Ở chế độ này, phần mềm cho phép chọn hai dãy giá trị nhập bằng tay: lƣỡng cực và đơn cực.
Trong chế đặt trị bằng tay (MAN_ON = TRUE), hai tín hiệu xuất của bộ điều khiển PID hai hoặc ba vị trí có thể đƣợc thiết lập thông qua các tham biến POS_P_ON và
58
Hình 3.9. Đồ thị của bộ điều khiển hai vị trí
POS_P_ON NEG_P_ON QPOS_P QNEG_P
Three-step control FALSE FALSE FALSE FALSE TRUE FALSE TRUE FALSE FALSE TRUE FALSE TRUE TRUE TRUE FALSE FALSE Two-step control FALSE TRUE Any Any FALSE TRUE TRUE FALSE
Khởi động và thông báo lỗi:
Trong khi khởi tạo lại hệ thống, tất cả các tín hiệu xuất đƣợc đặt bằng 0.
Khối FB43 "PULSEGEN" không có khả năng tự kiểm tra lỗi. Mã báo lỗi RET_VAL không đƣợc sử dụng.
Nhận xét :
Tùy theo yêu cầu điều khiển mà ta có thể sử dụng modul điều khiển FB41 hoặc FB42 hoặc FB43; trong phạm vi luận văn thực hiện điều khiển lò theo PID có độ biến đổi đầu ra là tƣơng tự nên ta sử dụng modl điều khiển FB41